MECH4104 Structural Integrity and Impact Emneplan

Dette kurset dekker grunnleggende prinsipper for strukturell påvirkning og holdbarhet mot tretthet og kryp. Grunnleggende emner innen tretthetsanalyse, inkludert S-N-kurven og Miner’s regel, med spesielt fokus på isotrope homogene materialer som metaller og keramikk, blir gjennomgått. Kurset dekker deretter plastisitet fra et strukturelt mekanikkperspektiv og fortsetter med å utlede analytiske løsninger for bjelker, plater og skall under støt- og pulslast ved bruk av Drucker-Prager-stabilitetspostulatet og plastisitetens grense-setninger.

Bruk av Buckinghams Pi-teorem vektlegges, da dette reduserer antall involverte parametere og åpner for spennende temaer som dimensjonsanalyse og modellteori. Kurset omfatter både generell teori og spesifikke anvendelser for bjelker og plater, slik at studentene blir i stand til å løse relevante problemstillinger innen fast dynamikk.

Undervisningsspråk: engelsk

Kunnskap

Kandidaten:

• kan forklare grunnleggende konsepter innen strukturell integritet, tretthet og kryp
• kan identifisere relevansen av bærekraftig design for strukturell integritet gjennom forbedret ytelse og redusert langsiktig akkumulativ skade
• kan forklare plastisitet, brudd og skade kvalitativt på material- og strukturnivå
• kan skille mellom statikk og dynamikk og vurdere når dynamikk er relevant
• kan forklare viskoplastisitet, bruddtøyning og størrelsesavhengighet, og identifisere deres relevans for det aktuelle problemet
• kan identifisere forskningsetiske problemstillinger knyttet til eget prosjekt
• kan forklare tidsavhengig og hastighetsavhengig oppførsel av materialer
• kan identifisere de ulike begrepene og formuleringene innen viskoelastisitet og deres relevans

Ferdigheter

Kandidaten:

• kan formulere et statisk problem og beregne plastisk kollapslast i en bjelke, plate eller skall ved bruk av plastisitetens grense-setninger
• kan forklare kvalitativt prinsippene for skademekanikk, tretthet og kryp
• kan anvende metoder for plastanalyse til å løse problemer knyttet til strukturell integritet og støtbelastning
• kan beregne permanente og maksimale forskyvninger i en bjelke eller plate under pulslast eller støt ved bruk av analytiske metoder og FEM
• kan tolke og vurdere analytiske og numeriske løsninger, og sammenholde dem med eksperimentelle resultater, for eksempel ved permanente forskyvninger eller skadegrad ved sykliske eller støtbelastninger
• kan kvantifisere tøyningshastighetsavhengige effekter under høyhastighetsdeformasjon av strukturer utsatt for eksplosjon eller støt
• kan beregne spenninger, tøyninger og forskyvninger i problemer med syklisk belastning ved bruk av FEM-programvaren ABAQUS
• kan løse reelle problemer og rapportere resultatene i formatet til en vitenskapelig rapport
• kan utlede ligninger knyttet til plastisk deformasjon, utmatting og bruddrespons
• kan formulere dynamiske problemstillinger for strukturer som deformeres elastisk og plastisk
• kan løse dynamisk elastisk og plastisk respons for stenger, bjelker, plater, membraner og skall som er belastet med pulser

Generell kompetanse

Kandidaten:

• kan forklare forskningsresultater på en enkel og effektiv måte som er forståelig og formidlbart for fagfeller
• kan reflektere over en løsning og betydningen av dens konsekvenser for design
• kan formidle sitt arbeid og mestre språk og terminologi innen feltet i et passende akademisk format

Forelesninger, problemløsningsøkter og laboratorieveiledning med datamaskin (ved bruk av ABAQUS).

Følgende kurskrav må være godkjent for at studenten skal kunne ta eksamen:

Individuell presentasjon om et avansert emne knyttet til strukturell påvirkning og tretthets- eller krypanalyse, etterfulgt av spørsmål og svar fra medstudenter. Presentasjonen varer i 15 minutter, etterfulgt av 15 minutter med spørsmål og svar.

Eksamen består av to deler:

Del én: En prosjektoppgave (enten om et forskningsprosjekt eller løsning av et industrielt problem) i grupper på 2-4 personer, 30-40 sider; denne oppgaven teller 80 % av sluttkarakteren.

Del to: En gruppebasert muntlig presentasjon (30 minutter per gruppe, etterfulgt av 15 minutter med spørsmål og svar); presentasjonen teller 20 % av sluttkarakteren.

Del én kan ankes, del to kan ikke ankes.

Ingen

Gradert skala A-F

To interne sensorer. Ekstern sensor brukes periodisk.